高效無水脫漆劑的制備

吳健濤 陳炳耀 姚榮茂 冼麗屏 寧智勇

摘 要：試驗優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯為主溶劑，苯甲醇為助溶劑并復合搭配適量的促進劑、表面活性劑、封閉劑和緩蝕劑等功能型原料，制備出一種能夠高效、徹底去除鋁合金零件表層環(huán)氧漆膜的環(huán)保、低毒無水脫漆劑。試驗過程分別研究了脫漆劑配方組成、各成分種類選擇以及原料間的配比、用量等因素變化，對無水脫漆劑的脫漆效率和鋁合金在脫漆劑中適應性的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗制備的無水脫漆劑具有優(yōu)異的脫漆性能，在短時間內(nèi)能夠有效軟化、清除鋁制零件表面的環(huán)氧漆層，對大部分建材材料無腐蝕作用。

關鍵詞：無水;脫漆劑;脫漆效率;適應性研究

中圖分類號：TQ636.5 文獻標識碼：A

0 前言

飛機發(fā)動機屬于精密儀器設備，所以零配件采用特殊制材的鋁合金材料加工而成，既要兼顧零件安裝的美觀適用，也需涂覆環(huán)氧漆形式保護鋁合金材料，以免受到各類介質(zhì)的損傷或侵蝕。環(huán)氧漆涂料在長期使用過程中，時常會受到各種接觸介質(zhì)原料的腐蝕或人為、機械磨損破壞，漆膜一旦出現(xiàn)侵蝕、開裂、老化、起泡等問題，不僅涂層對零件失去保護作用，而且嚴重影響設備裝飾和外觀。在翻新、修理這些發(fā)動機零配件時，必須將原有的陳舊、破碎漆膜全部清除，方可重新涂覆涂層。

殘余漆膜清除方法有很多種，飛機發(fā)動機鋁合金零件脫漆一般采用吹核桃殼機械方法和一般的酸堿脫漆劑清洗法。酸堿脫漆劑清洗法通過溶解、滲透、剝離等一系列物理作用就能將陳舊漆膜迅速、徹底的清除，是目前零配件脫漆清理中最受歡迎的方式。但目前市場常見的酸堿脫漆劑普遍具有激烈的酸堿性，對鋁合金類零件腐蝕、損壞嚴重，研制一種有低毒、低揮發(fā)性、弱堿性的無水脫漆劑，是維修、裝飾市場翹首以盼的產(chǎn)品。

1 試驗部分

1.1 主要原料

甲基丙烯酸甲酯（MMA），江蘇斯爾邦石化有限公司;苯甲醇（BA），聊城英倫化工產(chǎn)品有限公司;十二烷基磺酸納（SAS），上海盛眾精細化工有限公司;甲酸、乳酸等有機酸，齊魯石化公司;硫脲，河南鼎信化工產(chǎn)品有限公司;液體石蠟，濟南騰博化工有限公司。

1.2 儀器設備[1]

85-2型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限責任公司;101A-0電熱鼓風干燥箱，常州金壇良友儀器有限公司;ES-A系列標準天平，天津市德安特傳感技術有限公司;掃描電鏡（SEM），青島蘇試海測檢測技術有限公司。

1.3 脫漆劑的制備

按照工藝配方量分別稱取主溶劑、助溶劑、促進劑、表面活性劑和緩蝕劑等原料。遵從先固體后液態(tài)的順序分別將各組分投入到燒杯中，然后放置在85-2型恒溫磁力攪拌器上加熱至85℃，最后開始快速攪拌至各組分均勻混合。待冷卻到室溫后，裝入鐵質(zhì)罐密封備用。

1.4 性能測試

選用鋁材料制材的試樣，先對試樣表層進行除油、除銹等處理，然后噴涂厚度為30 um左右的環(huán)氧漆，放置2天直至涂層完全固化。試驗時，將漆膜固化后的鋁材料制材的試樣浸泡到脫漆劑中，在一定時間內(nèi)查看漆膜的溶脹與脫落情況，以此表征脫漆劑的脫除效率。同時，將鋁合金材料零配件放入脫漆劑液態(tài)中，查看配件的耐蝕程度，以此評定鋁合金在脫漆劑中的適應性[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫漆劑配方選擇依據(jù)

脫漆劑配方、原料選擇種類很多，最重要的就是要以“相似相溶”原理為依據(jù)，確保制備的脫漆劑溶解度參數(shù)極性和環(huán)氧漆溶解度參數(shù)極性能匹配適當。只有在脫漆劑的溶解度參數(shù)極性匹配或相似于環(huán)氧漆溶解度參數(shù)時，才能使得漆膜在脫漆劑浸泡中迅速得到溶解與溶脹，最終達到漆膜剝落或軟化，便于油漆清潔和進一步刮除。一般來說，脫漆劑主溶劑應該選擇滲透、溶解能力強的溶助劑原料，同時要求制備原料均對基材無腐蝕反應。

2.2 主溶劑

主溶劑是決定環(huán)氧漆膜脫漆效率好壞的關鍵性材料，脫漆的過程就是脫漆劑液態(tài)對漆膜滲透、溶解、剝離等系列物理反應的過程，所以主溶劑的品種選擇和添加量對脫漆時間有重要影響。本試驗在制備無水脫漆劑中，優(yōu)選N-甲基吡咯烷酮為主溶劑材料，其用量對脫漆效率的影響如表2所示[3]。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，隨著主溶劑N-甲基吡咯烷酮添加量的不斷增大，脫漆劑的脫漆時間迅速減少，這說明主劑對于脫漆效率影響至關重要。但當主劑N-甲基吡咯烷酮添加量超過65%時，脫漆劑的脫漆時間下降速率趨于平緩，主要是由于N-甲基吡咯烷酮添加量達到一定量后，此時的N-甲基吡咯烷酮分子量已經(jīng)大于漆膜分子，脫漆劑的溶解性能已經(jīng)沒有再提升空間。綜合試驗數(shù)據(jù)，建議將N-甲基吡咯烷酮添加量控制在80%以下最佳。

2.3 助溶劑

助溶劑通常由苯甲醇、丙酮、異丙醇、乙二醇乙醚、環(huán)己酮等溶劑中的一種或幾種成分組成。助溶劑一般具有優(yōu)異的溶解性，在和主溶劑分子混合中生成低溫二元共沸物。不僅協(xié)同助溶劑迅速地深入到漆膜中，而且有效的剝離了漆膜與基材之間的附著力，最終達到提升脫漆速率的效果。相比于主溶劑價格，助溶劑市場供應量大、價錢低廉，助溶劑用量的增大的同時，減少了主溶劑的用量，有效的降低脫漆劑的研制成本[4]。

2.4 促進劑

甲酸、去離子水、乙醇胺以及過氧化鈉等原料，是脫漆劑制備過程中常用的促進劑。促進劑類同于親核溶劑，脫漆劑體系中加入適量的促進劑可以加速破壞漆膜分子鏈段，加速助溶劑對漆膜的滲透和軟化作用，從而縮短了脫漆劑的脫漆時間。由于鋁制金屬零件材質(zhì)較軟，耐腐蝕性能差，所選脫漆劑原料必須避免強酸、強堿等對金屬腐蝕、損壞的助劑，本試驗最終選定乙醇胺作為促進劑。乙醇胺用量對脫漆效率的影響如表3所示。

2.5 表面活性劑

為了提升涂層漆膜表面的潤濕效果，一般會在脫漆劑體系中添加適量的表面活性劑，比如十二烷基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、以及TX系列乳化劑等。TX系列乳化劑具有滲透性好、沸點高、不含水等優(yōu)異性能，不僅可以有效潤濕漆膜表層，而且降低了脫漆劑分散相的表面張力。綜合成本與性能考慮，試驗最終選擇TX-8～TX-12乳化劑作為無水脫漆劑的表面活性劑。

2.6 緩蝕劑

脫漆劑在脫漆過程中產(chǎn)生大量的氫離子，而氫離子容易腐蝕金屬類基材，緩蝕劑的引入可以起到保護金屬表層作用，有效的減輕或杜絕脫漆對金屬的腐蝕作用。甲基三唑、噻唑、咪唑、苯并三氮唑等，均是化工行業(yè)應用普遍的緩蝕劑原料，都可以減輕脫漆劑對鋁制零件的腐蝕損壞。無水脫漆劑的研制過程中加入了少量苯并三氮唑，改善了脫漆劑的整體性能，不僅脫漆效率高，而且鋁制零件沒有明顯腐蝕損傷。

2.7 脫漆劑腐蝕性試驗

為了進一步驗證無水脫漆劑對鋁合金基材是否有腐蝕作用，試驗過程中將鋁合金試樣浸泡入脫漆劑液態(tài)中，最后分別對比試樣前后基材外觀和質(zhì)量變化對比，試驗數(shù)據(jù)如表4所示。從表4數(shù)據(jù)可以看出，該無水脫漆劑對鋁合金基材無腐蝕作用，適用于鋁制配件去除漆膜。

3 脫漆劑的應用

在實際應用過程中，將拆下需維修、翻新的發(fā)動機鋁制零配件放到脫漆劑液態(tài)中浸泡，定時檢查零件漆層脫落和軟化情況，如果漆膜已經(jīng)開始脫落且鼓起、軟化，可停止浸泡并選用毛刷進一步清潔和刮除。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，無水脫漆劑在浸泡發(fā)動機鋁制配件脫漆過程中，只需耗時30 min左右就能將鋁制零件上的涂料漆層軟化和脫落，最后用毛刷清潔就可以徹底刮除殘余漆膜，脫漆效率達到50%以上[5]。

4 結(jié)論

試驗中以甲基丙烯酸甲酯為主溶劑，苯甲醇為助溶劑并復合搭配適量的促進劑、表面活性劑、封閉劑和緩蝕劑等功能型原料，所制備的無水脫漆劑具有優(yōu)異的脫漆性能，在短時間內(nèi)能夠有效軟化鋁制零件表面的環(huán)氧漆層。無水脫漆劑脫漆過程受環(huán)境因素影響小，只需普通室溫條件下就可以迅速脫除零件表面的舊漆層，并且該脫漆劑基體使用范圍廣，對大部分建材材料無腐蝕作用，在飛機發(fā)動機零件翻新、維修領域具有廣闊的發(fā)展前景[6]。

參考文獻：

[1]李偉溢.脫漆劑的研究進展[J].電鍍與涂飾，2004，23（03）：37-40+46.

[2]陳芳，鄭耀臣，郁文鵬，等.低揮發(fā)性脫漆劑的研究[J].腐蝕與防護，2005，26（03）：110-111+119.

[3]葛娣，段寧，黃鏗杰.溶劑型脫漆劑脫漆效率影響因素的探討[J].涂料工業(yè)，2011，41（01）：65-68.

[4]楊高產(chǎn)，習早紅，陳炳耀，等.環(huán)境友好型脫漆劑的制備[J].中國涂料，2011，26（10）：55-59.

[5]孫杰，趙武強，孟錦宏，等.低毒低揮發(fā)性脫漆劑的研制[J].電鍍與涂飾，2008，27（04）：52-54.

[6]夏志國，劉云.脫漆劑的研究進展與展望[J].日用化學工業(yè)，2004，34（04）：235-238.